Canvas nie jest obsługiwane przez twoją przeglądarkę.

Chemia w fajerwekach

Fajerwerki uczą nas ciekawej fizyki i chemii, więc przyjrzyjmy się bliżej, czym one są i jak działają!

⇣

Czym sa fajerwerki?

Mówi się, że fajerwerki zostały wynalezione w starożytności, jednak pierwsze udokumentowane pokazy sztucznych ogni oglądali średniowieczni chińczycy za czasów dynastii Tang. To z Chin pirotechnika rozeszła się na świat.

Fajerwerki to zasadniczo rodzaj pocisku zaprojektowany tak, aby wybuchnąć bardzo kontrolowany sposób - po osiągnięciu pewnej wysokości zabłysnąć zabarwionym światłem. Nazwa, której używamy - pirotechnika pochodzi z greckiego. To połączenie słów pyro oraz tekhnikos co oznacza: sztukę ognia lub umiejętność ognia.

fajerwerki gif

Budowa fajerwerków

Fajerwerki mogą być skomplikowane i różnego typu np. rakiety lub koła, mogą działać w inny sposób. Najprostsze, popularne fajerwerki lotnicze (rakiety) zaprojektowane do strzelania w niebo mają pięć głównych części.

budowa fajerwerków

1. Ogon

Długi drewniany lub plastikowy kij wystający z dołu rakiety, który zapewnia wystrzał fajerwerków w linii prostej. Jest to ważne z dwóch powodów. Dzięki temu fajerwerki lecą w niebo tj. oczekiwanym kierunku. Bez stabilizacji fajerwerki mogą latać w dowolne strony powodując pożary obrażenia ludzi i uszkodzenia mienia. Po drugie, znany sposób lotu pomaga organizatorom wydarzeń wyświetlać efekty fajerwerków z dokładnością i precyzją.

2. Bezpiecznik

Jest to część, która rozpoczyna główną część fajerwerków (ładunek) i zapala inne mniejsze bezpieczniki. Bezpieczniki sprawiają, że kolorowe części fajerwerków (efekty) eksplodują jakiś czas później tworząc całą gamę kolorowych wybuchów na niebie.

3. Ładunek

Ładunek jest stosunkowo prosto zaprojektowanym ładunkiem wybuchowym przeznaczonym do wystrzelenia fajerwerkami w niebo, czasami na odległość nawet kilkuset metrów z prędkością kilkuset kilometrów / godzinę (tak szybko jak myśliwiec odrzutowy). Zwykle składa się z ciasno upakowanego, grubego wybuchowego prochu zwanego czarnym prochem.

Tradycyjnie proch wykorzystywany w fajerwerkach do wystrzału był wykonany z 75% azotanu potasu (saletra potasowa) zmieszanego z 15% węglem drzewnym i 10% zawartością siarki.

To przykład jednej z reakcji chemicznych, które mogą się zajść, gdy główny ładunek prochu spłonie:

2KNO3 (azotan potasu) + S (siarka) + 3C (węgiel w postaci węgla drzewnego) → K2S (siarczek potasu) + N2 (azot gazowy) + 3CO2 (dwutlenek węgla)

Obecnie fajerwerki czasami używają innych mieszanin takich jak bezsiarkowy proszek z dodatkiem azotanu potasu lub innych związków chemicznych.

Trzeba podkreślić że ładunek jedynie wysyła fajerwerki wysoko w powietrze nie powoduje spektakularnych eksplozji, które możemy zobaczyć.

4. Efekty

Jest to część fajerwerków odpowiedzialna za niesamowite efekty wizualne, gdy fajerwerki są wysoko bezpiecznie w powietrzu.

Pojedynczy fajerwerk może mieć jeden lub wiele efektów. Efekty to substancje chemiczne - sole zapakowane w oddzielne przedziały wewnątrz rakiety odpalane w sekwencji przez wolnopłynący opóźniający czas bezpiecznik. Podobnie jak ładunek, efekty również są materiałem wybuchowy, ale to co widzimy różni się w zależności od użytej substancji i czasu palenia / wybuchu materiału.

5. Głowa

To ogólna nazwa całego pojemnika z efektami. głowa często zakończona jest spiczastym stożkiem aby fajerwerk leciał w prostym tym kierunku.

Kolory fajerwerków

Co sprawia, że fajerwerki mają różne kolory? Oczywiście CHEMIA!

Fajerwerki zyskują kolor dzięki zawartym w nich związkach metali, a konkretnie sole metali.

Wiadomo, że jeśli spalanie metali w gorącym płomieniu (takim jak palnik Bunsena w szkolnym laboratorium) powoduje, że będą świecić bardzo intensywnymi kolorami - dokładnie tak się dzieje w fajerwerkach. Różne związki metali dają różne kolory.

Fiolet (Cu, Sr)

Mieszanka związków miedzi i strontu.

Niebieski (Cu)

Sole miedzi: CuCl, CuO, CuCO3

Zielony (Bar)

Sole baru: Ba[NO3]2, BaCO3, BaCl2, BaClO3

Czerwony (Sr)

Sole strontu: Sr[NO3]2, SrCO3, SrSO4

Pomarańczowy (Ca)

Sole wapnia: CaCl2, CaCO3, CaSO4

Żółty (Na)

Sole sodu: NaNO3, Na2C204 (szczawian sodu), Na3AlF6

Złoty (Fe)

Żarzenie żelaza z czarnym prochem i węglem drzewnym, przykładowa sól żelaza: FeCl3

Srebrny (Al, Mg)

Rozgrzanie, spalanie magnezu lub aluminium. Rzadziej sól - siarczan magnezu: MgSO4

Biały (Al, Mg, Ti)

Spalanie w wysokiej temperaturze magnezu, aluminim i tytanu

Pierwiastki: alfabet fajerwerków 🎆

Al Aluminum Aluminium służy do produkcji srebrnych i białych płomieni i iskier. Jest składnikiem sztucznych ogni
Ba Bar Bar barwi fajerwerki na zielono, a także może pomóc w stabilizacji innych lotnych pierwiastków
C Węgiel Węgiel jest jednym z głównych składników czarnego prochu, który służy jako środek napędowy w fajerwerkach. Węgiel dostarcza paliwa do fajerwerków. Typowe mieszaniny zawierają czarny węgiel, cukier lub skrobię
Ca Wapń Wapń służy do pogłębienia kolorów fajerwerków. Sole wapnia wytwarzają intwnsywnie pomarańczowy kolor
Cl Chlor Chlor jest ważnym składnikiem wielu utleniaczy w fajerwerkach.Choć sam nie nadaje koloru to kilka soli metali, które wytwarzają kolory, zawiera chlor
Cu Miedź Sole miedzi nadają niebieski kolor
Fe Żelazo Żelazo służy do wytwarzania iskier. Ciepło (temperatura rozgrzania) metalu determinuje kolor iskier
K Potas Potas pomaga utlenić mieszaniny fajerwerków. Azotan potasu, chloran potasu i nadchloran potasu są ważnymi utleniaczami
Li Lit Lit jest metalem używanym do nadawania fajerwerkom czerwonego koloru. Szczególnie węglan litu jest powszechnym środkiem barwiącym.
Mg Magnez Magnez spala się bardzo jasno na biało, dlatego stosuje się go do dodawania białych iskier lub poprawy ogólnego blasku fajerwerków.
Na Sód Sód nadaje złoty lub żółty kolor, jednak jest często tak jasny, że często maskuje inne, mniej intensywne kolory.
O Tlen Tlen występuje w utleniaczach. Utleniacze to substancje, które oddają tlen do reakcji spalania. Utleniacze są zwykle azotanami, chloranami lub nadchloranami. Czasem ta sama substancja jest używana do zapewnienia tlenu i koloru w fajerwerkach.
P Fosfor Fosfor spontanicznie spala się w powietrzu, a także jest odpowiedzialny za poświatę w ciemnościach. Może być składnikiem paliwa fajerwerków.
S Siarka Siarka jest składnikiem czarnego prochu i znajduje się w paliwie wybuchowym.
Sb Antymon Antymon służy do tworzenia efektów błyszczenia fajerwerków.
Sr Stront Sole strontu nadają fajerwerkom czerwony kolor. Związki strontu są również ważne dla stabilizacji mieszanin fajerwerków.
Ti Tytan Tytan metal może być spalany jako proszek lub płatki w celu wytworzenia srebrnych iskier.
Zn Cynk Cynk to niebieskawy biały metal, który służy do tworzenia efektów dymu dla fajerwerków i innych urządzeń pirotechnicznych.